JP2979335B2 - トナー補給制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電子写真方式によって画像形成を行う電子写
真複写機等の画像形成装置についてその現像器へのトナ
ー補給制御方法に係わり、特にトナーリサイクル手段を
備えた画像形成装置のトナー補給制御方法に関する。

〔発明の背景〕

電子写真複写機等の画像形成装置においては、回転す
る像担持体（感光体ドラムともいう）周縁部にはコロナ
帯電器等の帯電手段、光像を照射して潜像を形成する露
光手段、LED等を用いて照射を行い画像枠を形成する除
電手段、潜像部分を現像してトナー像を形成する現像手
段、トナー像を記録紙上に転写する転写手段、転写残の
像担持体上のトナーを除去するクリーニング手段等が配
設されている。

クリーニング手段としては感光体ドラムに摺接するク
リーニングブレード等が多く用いられ、像担持体に付着
した残留トナーはクリーニング装置内に掻き落とすよう
にして回収される。回収したトナーは長期に使用すると
次第にその量を増し、クリーニング装置内には内蔵しき
れなくなるので、別にトナー回収ボックスを設け、回収
したトナーをトナー回収ボックスに移送し、回収ボック
スが回収トナーによって充満すると之を取り出し棄却す
ることがなされて来た。またトナーのリサイクル手段を
設けて回収したトナーを現像器に自動的に戻し、現像器
内の現像剤とよく撹拌し、回収したトナーを再使用する
ことがなされて来た。例えば実公昭55−18843号明細書
はトナーリサイクル装置について開示されたものであ
る。

また現像手段についてみると、２成分現像剤を用いる
現像器では現像容器内でキャリアとトナーとは充分撹拌
されキャリアにトナーが静電的に付着した状態の現像剤
となり、現像スリーブの周面に層状に付着して像担持体
と対向した現像領域に搬送され、現像領域の現像剤は像
担持体上の潜像の現像を行い、潜像部分にはトナーを静
電的に付着して顕像（トナー像）としている。現像によ
りトナーが消費され、現像剤中のトナー比率がある範囲
以下となると良好なトナー像が得られなくなる。トナー
比率がある範囲以下になって良好なトナー像が得られな
くなったときは之を検知して速やかに新しいトナーを現
像器内に補給する必要がある。特公昭43−16199号公報
は之に関する提案である。感光体ドラム上の記録紙と接
触しない箇所に基準濃度をもった標準票板の静電潜像を
形成し、之を現像し、得られたトナー像の反射濃度を発
光素子と受光素子とからなるセンサーによって検出し、
このセンサーの出力信号によってトナーを現像器に補給
する制御手段を設けたものである。このトナー補給制御
はセンサーによって得られた標準票板のトナー像の濃度
がある設定値より低ければ、現像器内のトナー比率が低
下していると判断してホッパーから新しいトナーを現像
器に補給し、トナー像の濃度が充分であれば新しいトナ
ーを補給しないことで、記録紙上に記される画像をある
レベルの濃度以上に保つようにしたものである。

かかるトナー補給制御方法は、一般には画像部の先端
位置近傍に標準票板像を設けることによってなされて来
た。それには複写機等の原稿載置台のすぐ近くに基準濃
度をもった標準票板を貼付けておいて、光学系が原稿面
を走査する際標準票板をも同時に走査して像担持体上に
標準票板の潜像を形成して来た。従って多くの場合、１
コピー毎に標準票板像を作成し、標準票板のトナー像の
濃淡を１コピー毎にチェックしてトナー補給のON・OFF
を決定することがなされて来た。

しかし、トナー濃度のチェックは１コピー毎にする必
要が必ずしもないことと、標準票板のトナー像を作るた
めに余計なトナーの消費がなされることと、形成された
標準票板は毎回クリーニングされる必要があり之がクリ
ーニング部に対する負荷になることとから、Ｎコピー毎
（但しＮ＞１）に標準票板のトナー像を作るようにした
複写機もある。また、例えば特開昭57−195256号公報に
も開示されている。

〔発明の目的〕

トナーリサイクル装置を備えた複写機では回収トナー
はリサイクルし再使用されることから、クリーニング部
での回収されるトナー量が多いことに関しては配慮する
必要がなかった。従って従来のトナーリサイクル装置を
備えた複写機は総て１コピー毎に標準票板のトナー像を
形成するよう構成されていた。１コピー毎に標準票板の
トナー像を形成するよう構成する方が、Ｎコピー毎に標
準票板のトナー像を形成するより制御その他が簡単とな
るからである。

しかし、本発明者らが多くの実験を行ったところで
は、トナーリサイクル装置を備えた複写機では、一般の
複写機と比較してコピー画質にアレが生じ易いことが認
められた。またコピー画質がコピー間で不安定になる傾
向が認められた。

本発明者らは、トナーリサイクル装置を備えた複写機
で、一般の複写機と同様の良好なコピー画像を得るため
には、トナー補給制御方法の改善によってなされること
を見出したもので、本発明はトナーリサイクル装置を備
えた複写機で良好なコピー画質が安定して得られるトナ
ー補給制御方法を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

上記目的は、クリーニング手段で回収したトナー全部
をリサイクルトナーとして現像手段に搬送するトナーリ
サイクル手段を有し、かつ像担持体上に形成した基準濃
度の標準票板の潜像を現像したのち該標準票板のトナー
像の濃度を検出し、この検出情報を処理して前記現像手
段への未使用の新トナーの補給を制御するようにしたト
ナー補給制御方法において、前記クリーニング手段によ
り転写材へ転写されずに回収される前記標準票板のトナ
ー像をＮコピー毎（但しＮ＞１）に形成することによっ
て、前記クリーニング手段より前記現像手段へ搬送され
るリサイクルトナー量を減少させ、前記新トナー補給を
行うときは複数コピーに亘り連続して行い、前記トナー
像の濃度の検出中はトナー補給は行わないように制御
し、前記標準票板のトナー像をＮコピー毎（但しＮ＞
１）に形成することによって、現像手段内における新ト
ナーに対するリサイクルトナーの割合を低く保持するこ
とを特徴とするトナー補給制御方法によって達成され
る。

〔発明の構成の説明〕

トナーリサイクル装置を備えた複写機では、現像器内
のトナーは新トナーとリサイクルトナーの和になってい
て、新トナーに対してのリサイクルトナーの比率が低い
間は良好なコピー画像が得られ、普通のコピーがなされ
ているときは、殆ど問題がない。しかしリサイクルトナ
ーの比率が高くなると、トナーが帯電しにくく、キャリ
アによる拘束力が低下しトナー飛散、カブリ等のコピー
画質の低下が認められる。従来全く注目されなかったと
ころであるが、トナー消費量が少ない原稿については、
画像部分のトナー消費量に対して標準票板部分のトナー
消費量が比較的大きい比率を占めることとなり、１コピ
ー毎に標準票板のトナー像を設けたときは多数枚コピー
によってリサイクルトナーの比率が上昇し、コピー画質
が低下して来ることとを見出し、この研究結果に基づい
て本発明がなされたものである。

〔実施例〕

第１図は、本発明の適用されるトナーリサイクル装置
を備えた複写機の構成を示したものである。

図において10は矢示（時計）方向に回転する像担持体
（感光体ドラム）で、その周縁部には帯電器11,除電器1
2,像露光部20,現像器30,転写器13,分離器14,センサー4
0,クリーニング部50が設けられいる。

像露光部は原稿D_Oを載置するガラス板からなる原稿載
置台21、原稿載置台21の近傍にあって基準濃度をもった
標準票板22と、原稿D_Oの走査部分を下側から照射する照
明ランプ23、反射ミラー24A,24B,24C,24Dと結像レンズ2
5がある。照明ランブ23と反射ミラー24Aは第１光学ユニ
ット26に、反射ミラー24B,24Cは第２光学ユニット27に
取付けられていて、第１光学ユニット26と第２光学ユニ
ット27とは矢示方向に2:1の速度比で移動・走査し、原
稿D_O像は感光体ドラム10上に結像する。像露光部20は原
稿D_O像とともにその先端近傍に設けた標準票板22像も同
時に走査・結像する。

回転する感光体ドラム10は帯電器10によって一様に帯
電して除電器12を通過する。除電器12は制御部100によ
って制御され、画像部部分の外側にあたる枠部分を、前
記の標準票板22の像部を除いて、LEDによる照射を行い
除電する。

本発明にあっては、N_Pコピー毎に標準票板22の潜像を
作るようにしたもので、例えば６コピー毎に標準票板22
の潜像を作るよう除電器12が制御されたときは、１回目
のコピーで上記のようなLED照射を行い続く５回のコピ
ーは画像部部分の枠部分を標準票板22像部分を含めてLE
D照射を行い除電する。

現像器30内には２成分現像剤Ｄがあって撹拌スクリュ
ー33A,33Bによって撹拌されたのち、マグネットローラ3
2とその外側にあって回転する現像スリーブ31外周に付
着し、感光体ドラム10に対向した現像領域において現像
を行う。即ち、画像部とＮコピー毎の標準票板22潜像は
現像されてトナー像となる。

記録紙Ｐは給紙ローラ15によって１枚宛排出され、同
期して作動する給紙ローラ16によって転写器13下の転写
部へと導かれる。転写部では感光体ドラム10上の画像部
トナー像は記録紙Ｐ上に転写される。画像部トナー像が
転写された記録紙Ｐは分離器14によって感光体ドラム10
より分離され、図示しない定着器によって定着されて機
外に排出される。

Ｎコピー毎の標準票板トナー像は発光素子41と受光素
子42とよりなるセンサー40によって反射濃度が読取られ
る。この検出情報は予め設定した設定値と比較され、ト
ナー濃度が高い（濃い）ときはそのまま、トナー濃度が
低（薄い）ときは制御部100はホッパー34内のトナーＴ
をトナー補給ローラ35を回転することによって現像器30
内へと補給する。なお36はトナー掻き落とし板で、トナ
ー補給ローラ35とともにホッパー34内で作動し、トナー
凝固によるトナー落下不良を防止する。

濃度検知を終えた標準票板トナー像と転写残の画像部
トナーを有して回転する感光体ドラム10は、クリーニン
グ部50に到達し、例えばクリーニングブレード51によっ
て掻き落とされたトナーはトナー搬送スクリュー52によ
って一方向に集められたのち、内部に回転するスクリュ
ー等を有したトナー搬送パイプ53内を移動し、リサイク
ルトナーは現像器30内に搬送される。

第２図は以上説明したトナー補給方法のフローチャー
トを示したものである。

まずN_Pコピー毎に標準票板を画像形成とともに作成す
るかを設定し（２−１）、コピー枚数ＮをＮ＝Ｏに初期
化し（２−２）、コピーが行われる（２−３）。１回宛
コピーがなされるとカウントアップし（２−４）、N_P−
１コピーまでコピーがなされる（２−5a）。N_Pコピー目
になると（２−5b）、画像形成とともに標準票板が画面
外に形成される（２−６）。標準票板の濃度はセンサー
によって読取られ、トナー濃度が基準濃度よりも濃い
（２−7a）と判断されたときは、上記のコピーとN_Pコピ
ー毎の標準票板形成のプロセスが繰返される。また標準
票板のトナー濃度が基準濃度よりも淡い（２−7b）と判
断されたときは、トナー補給がなされる。

画像形成毎に毎回標準票板を作成していたとき（之を
グラフ上ではＣ−Ｂで示す）と、本発明によってＮコピ
ーに１回宛標準票板を作成するようにしたとき（之をグ
ラフ上ではＣ−Ａで示す）との差異をグラフを用いて説
明する。

第３図（ａ）はコピー数とトナーリサイクル総量の関
係をグラフで示したもので、画像形成毎に標準票板を作
成していたときと比較して、Ｎコピー毎に標準票板を作
成したときは、現像器に戻るリサイクルトナー総量は1/
Nとなることを示している。（Ｃ−Ａ） 第３図（ｂ）はトナーコントロールをしない状態で
の、即ち一定量宛のトナー補給を行った場合のコピー数
の増加に伴う画像濃度の変化を示したもので、画像形成
毎に標準票板を作成するようにすると、補給トナー中で
のリサイクルトナー量が増加して画像濃度が低下して来
ることが認められる。（Ｃ−Ｂ） 第３図（ｃ）はトナーコントロール状態での、コピー
数の増大に伴うトナー濃度（現像剤中でのトナー比率）
の変化を示したもので、画像形成毎に標準票板を作成す
るようにしたときは、次第にトナー濃度が高目に推移し
て行くことを示している。（Ｃ−Ｂ） 即ち、画像形成毎に標準票板を作成するようにする
と、補給されるトナー中でのリサイクルトナーの比率が
高くなる。補給されるトナー中でのリサイクルトナーの
比率が高くなると、第３図（ｂ）より明らかなように、
現像された標準票板の画像濃度が低くなって来るので、
制御部は現像器内のトナー濃度が低いと誤判断する。こ
の誤判断に基づいてトナー補給がなされ、現像器内のト
ナー濃度は正常な状態よりも高目に推移し、コントロー
ル範囲から逸脱する。（Ｃ−Ｂ） このように画像形成毎に標準票板を作成するようにす
ると、現像器内でのトナー濃度が高くなり、かつその内
でリサイクルトナーの占める比率が高くなるので、現像
に当たってトナー汚れが生じたりしてコピー画質が低下
して来る。

さて、本発明の第２図に示したフローチャートで、コ
ピーサイクル中におけるトナー補給（２−８）はＭコピ
ー（但しＭ＞１）に亘って連続してトナー補給がなされ
る。

第４図（ａ）は連続のコピーサイクルの１例を示した
もので、６コピー（Ｎ）に１回宛標準票板トナー像の濃
度検出が行われる。もしトナー像濃度がある設定濃度よ
り低いと判断されると、引続く５コピー（Ｍ）中連続し
てトナー補給ローラ35が回転しトナー補給を行う。トナ
ー補給を数コピーに連続・分割して行うことによって現
像器30内での現像剤撹拌を容易にし、均等なトナー濃度
の現像剤を現像領域に送り易くする効果を有している。
また、補給ローラ35が回転中はトナー掻き落とし板36が
連続して作動し、この作動により定量のトナーが供給さ
れることとなる。

なお前記のＮとＭとの間では上記のようにＮ＞Ｍの関
係に設定することが望ましい。Ｎ＜Ｍに設定すると、標
準票板トナー像の濃度検出中も先の検出結果に基づくト
ナー補給がなされていて、判断結果に誤りが生じるから
である。従ってＮ＜Ｍに設定し、トナー補給中は標準票
板の検知・測定を禁止するようなプログラムとすること
も可能である。

また、トナー補給がなされたとき、現像剤の撹拌と之
が現像領域に到達するまでの時間的な遅れを考慮して、
次になされる標準票板のトナー像濃度の検知と測定を禁
止するプログラムとすることも、更にまたトナー補給が
なされたとき、次になされる標準票板の潜像を形成しな
い（１回休む）プログラムとすることも可能である。

また、本実施例の制御部100は不揮発性のメモリ110を
有していて、Ｎコピー毎に形成されるトナー像の形成前
歴と、連続してなされるトナー補給の回数前歴とは、前
記メモリに記憶されていて、コピー動作終了時または電
源OFF時でも前歴のメモリは保持されていて、次のコピ
ーを開始したときは、あたかも先のコピーが継続されて
いるようなコピー状態となる。

第４図（ａ）で例えばSA時点でコピー動作終了または
電源をOFFしたときは（イ）標準票板のトナー像の形成
前歴については（６−３）にあたるコピーをメモリし、
（ロ）トナー補給の回数前歴については（５−２）にあ
たる３回をメモリしている。従って、再びコピー動作が
開始すると、第４図（ｂ）に示すように、（イ）初期の
３コピーについては標準票板トナー像を作ることなく、
（ロ）トナー補給については初期の３コピーについて連
続してトナー補給を行う。

以上説明したように、コピーが停止する時点での状態
をメモリしておいて、再びコピーを開始するときあたか
も継続しているのと同じ状態で之を行うようにするもの
で、現像剤中のトナー比率を安定して維持し良好な画像
を常に得るのに有効で特にＮを大きく設定するような場
合には有効である。

〔発明の効果〕

本発明のトナー補給制御方法によるときは、トナーリ
サイクル手段を備えた画像形成装置にあって標準票板の
トナー像を間欠的に作成することとなるので、トナーの
消費量が少ないコピーを多数行ったときも、リサイクル
トナーとホッパーから供給される新トナーの現像器内に
おけるリサイクルトナーの比率は大きくならないので、
現像剤の流動性を悪化させることがない。リサイクルト
ナーの占める比率が低く保持されると、現像剤の補給・
撹拌・搬送のサイクルが正常に維持され、コピー画質の
安定化が長期に亘って維持されることとなった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の適用される画像形成装置の構成図。 第２図は本発明のトナー補給制御方法のフローチャート
図。 第３図は画像形成毎に標準票板を作成したとき（Ｃ−
Ｂ）と、Ｎコピー毎に１回宛標準票板を作成するように
したとき（Ｃ−Ａ）との差異を示すグラフで、第３図
（ａ）はコピー数とトナーリサイクル総量との関係、第
３図（ｂ）はトナーコントロールしない状態でのコピー
数と画像濃度との関係、第３図（ｃ）はトナーコントロ
ール状態でのコピー数とトナー濃度との関係を示す。 第４図（ａ），（ｂ）はともにコピー中での標準票板ト
ナー像を形成するタイミングと、トナー補給を行うタイ
ミングを示す説明図。 10……像担持体（感光体ドラム） 11……帯電器、12……除電器 20……像露光部、21……原稿載置台 22……標準票板、30……現像器 31……現像スリーブ、34……ホッパー 35……トナー補給ローラ 36……トナー掻き落とし板 40……センサー、41……発光素子 42……受光素子、50……クリーニング部 52……トナー搬送スクリュー 53……トナー搬送パイプ 100……制御部、110……メモリ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大和田 進 東京都八王子市石川町2970番地 コニカ 株式会社内 合議体 審判長 木下 幹雄 審判官 水垣 親房 審判官 小橋 立昌 (56)参考文献 特開 昭60−57365（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−195256（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−83055（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】クリーニング手段で回収したトナー全部を
   リサイクルトナーとして現像手段に搬送するトナーリサ
   イクル手段を有し、 かつ像担持体上に形成した基準濃度の標準票板の潜像を
   現像したのち該標準票板のトナー像の濃度を検出し、こ
   の検出情報を処理して前記現像手段への未使用の新トナ
   ーの補給を制御するようにしたトナー補給制御方法にお
   いて、 前記クリーニング手段により転写材へ転写されずに回収
   される前記標準票板のトナー像をＮコピー毎（但しＮ＞
   １）に形成することによって、前記クリーニング手段よ
   り前記現像手段へ搬送されるリサイクルトナー量を減少
   させ、 前記新トナー補給を行うときは複数コピーに亘り連続し
   て行い、 前記トナー像の濃度の検出中はトナー補給は行わないよ
   うに制御し、 前記標準票板のトナー像をＮコピー毎（但しＮ＞１）に
   形成することによって、現像手段内における新トナーに
   対するリサイクルトナーの割合を低く保持することを特
   徴とするトナー補給制御方法。